CN1330437A - 带有封闭在金属铠装中的母线和备用相的混合高压变电站 - Google Patents

Abstract

混合式高压变电站,第一包括使用金属铠装技术实现的和由至少一个单或双母线组(2)构成的设备,并且第二包括使用常规空气绝缘技术实现的设备,以便形成布置在近似垂直于所述母线组的隔间(20)中的馈电线。该变电站的特征在于,它包括近似平行于母线组和完成备用相功能以使变电站能够以“降级”方式工作的至少一根空气绝缘备用线(1)。

Description

带有封闭在金属铠装中的母线和 备用相的混合高压变电站

本发明涉及一种带有使用金属铠装和气体绝缘技术封闭在金属铠装中并用气体绝缘的母线和隔离开关的混合式高压变电站、和它的使用常规空气绝缘技术用空气绝缘的其他设备。更具体地说，本发明涉及对该类型变电站的改进，包括使用常规空气绝缘技术添加一个备用相，从而使得有可能显著减小当在母线上进行工作的同时变电站不可用的时间。应该注意，缩写GIS(对于“气体绝缘系统”)通常用来指示应用于“金属铠装”开关装置的金属铠装和气体绝缘技术，而缩写AIS(对于“空气绝缘系统”)指示空气绝缘技术。

作为介绍，应该解释“混合式”变电站的概念，因为它较新。主要目的在于减小由常规AIS变电站占用的地面，同时在成本和能容易更换元件方面保持AIS技术的优点，并且在紧凑性和对污染不敏感方面也保持GIS技术的优点。

应该记得，GIS技术与AIS技术相比的缺点主要是成本较高、及维护和扩展较复杂，这意味着变电站长达几天不可用。GIS技术优于AIS技术的优点主要在于它提供更紧凑的结构和对污染不敏感，特别是在母线处。另外，为了清洁GIS变电站的绝缘子，一般只需依次隔离每个隔间，而为了清洁AIS变电站的母线的绝缘子，必须隔离所有母线。

形成混合式变电站在于：逐渐用等效功能的AIS技术设备替换GIS技术设备；从位于架空馈电线附近的设备开始及走向母线。满足上述目的的最佳配置首先包括在把变电站装有金属铠装(GIS)母线和隔离开关，并且第二包括对于设备的剩余部分使用常规AIS技术。

该技术解决方案获得金属铠装开关装置的和空气绝缘开关装置的大多数优点，而没有其相应的缺点。

为了优化地面占有率，本申请人已经设计了一种使得有可能在能用作线路中止塔架的中央塔架下对于塔架相同侧的馈电线接收母线的构造。这种构造优于使用全部AIS技术的常规组件的优点显示在图1中，其中能观察到，有可能消除常规的线路中止塔架，因为它在混合GIS/AIS系统中是不必要的。具有直接相互相对馈电线的、和在使用的占地面积方面特别便利的配置，也已经由本申请人设计，并且表示在图4中。

然而，与使用常规全部AIS技术的系统相比这种混合GIS/AIS系统的确有缺陷。特别是，当在金属铠装双母线组上进行维护时，常常必须使分配给相同相的两个母线断电，因为在GIS技术设备上的工作的复杂性，由此使得变电站平均三至四天不可用。首先，对于某些类型的工作，必须使具有相同相的两个母线断电，特别当在选择器开关隔离开关上对所述两个母线进行维护时。在工作期间，必须放空绝缘隔离开关的和引线的腔室的气体。第二，对于其他类型的工作，同时断电相同相的两个母线不是绝对必要的，这样的其他类型的工作是例如延伸母线组、或添加依次与现有腔室对准的新金属铠装腔室。要延伸的母线可以由选择器开关隔离开关一次隔离(断电)一个，由此使得有可能在进行工作的同时把变电站保持在使用中。然而，当进行这种工作时，常常希望两个母线都完全隔离而不是仅断电单个母线，以便使安全性最大化。

因而，工作在混合变电站中的金属铠装母线上最经常地涉及隔离相同相的两个母线，由此使整个变电站不可用。

本发明的一个目的在于，显著减小当在金属铠装设备上工作时混合式变电站不可用的时间。

为此，本发明提供一种高压变电站，该变电站第一包括使用金属铠装技术实现的和由至少一个单或双母线组构成的设备，并且第二包括使用常规空气绝缘技术实现的设备，以便形成布置在近似垂直于所述母线组的隔间中的馈电线，所述高压变电站的特征在于，它包括近似平行于母线组并实施备用相功能以使变电站能够以“降级”方式工作的至少一根空气绝缘备用线。

在一个最佳实施例中，在变电站的金属铠装元件上正在进行工作的同时，每根备用线可以代替母线组的相中的任何一个。

在一个最佳实施例中，当不在变电站的任何金属铠装元件上工作时，每一备用线都被断电。

在一个最佳实施例中，每根备用线提供有连接元件，连接元件的每一个分配给它叠置的馈电线的相应相，并且每根备用线适于经电气链接元件连接到其相应相上。

在一个最佳实施例中，单根备用线安装在母线组的任一侧。因为在变电站金属铠装部分中的事件一般仅涉及单相(三个相的每一个在各自独立的空间中传输)，备用线可以仅由单相构成，由此大大地降低成本和大大地增加紧凑性。

在参照附图给出的如下描述中使本发明、其特征、和其优点更清楚，附图列在下面：

图1表示由本申请人设计的、与全部GIS配置和与常规全部AIS配置相比较的混合AIS/GIS变电站的便利配置；

图2和3表示在占地面积方面(图2)和在用于维护目的的隔离数量方面(图3)从全部GIS技术逐渐走到全部AIS技术的效果；

图4是用于由本申请者设计的三相双母线混合式变电站的布局的立体图，带有直接相对的馈电线；

图5是对于带有一个提供备用相功能的母线的本发明的混合变电站的三相馈电线的一个相的剖视图；

图6是带有图5中所示备用相的混合变电站的三相馈电线的立体图；

图7是与图5中的视图类似的视图，并且其中备用相由一个带一个枢轴安装臂的隔离开关连接；

图8是本发明混合变电站的三根馈电线的部分立体图，带有双母线组的放大比例视图；及

图9是图8中所示混合变电站的一相的部分剖视图。

图1表示装有三相双母线组32和封闭在金属铠装中的选择器开关隔离开关33的一种混合式(GIS/AIS)变电站30，所述隔离开关在图中看不到，因为他们布置在两个母线组之间。三个金属铠装母线的每一组水平布置在一个线路中止塔架31下方。设备的其余部分形成一根馈电线40，并且使用常规AIS技术实现。在这样一种馈电线中，AIS设备典型地串联包括一个断路器36、一个电流互感器37、一个线路接地隔离开关38、及一个变压器39。全部AIS变电站包括一个由布置在塔架41任一侧的一对三个空气绝缘母线组组成的三相双母线组34。对于一根馈电线40每相使用两个选择器开关隔离开关35，馈电线40在该例子中在常规线路中止塔架42下方。

清楚地显示，对于常规全部AIS配置，双汇条组34的占地面积大于馈电线40的占地面积。

在图顶部处的图是整个变电站设施的符号等效电路图。从左至右，下面表示：用于带有选择器开关隔离开关的一个双母线组、一个断路器、一个电流互感器、一个线路接地隔离开关、及一个变压器的符号。

图2表示通过依次替换其符号表示在曲线底部处的如下元件：电压互感器、双接地隔离开关、电流互感器、断路器、接地隔离开关、及带有选择器开关隔离开关的双母线组；当从全部GIS变电站走到全部AIS变电站时；画在y轴上的变电站的占地面积S的变化。该曲线证实能在图1中观察到的结果，即当选择器开关隔离开关过渡到常规AIS技术时变电站的占地面积增大。

图3表示如参照图2描述的那样、当从全部GIS变电站逐渐走到全部AIS变电站时、当清洁变电站的绝缘子时、画在y轴上的必需的隔离数量Nc的变化。Nc表示在绝缘子清洁期间母线组服务的连续性损失。清洁在GIS设备上的架空引线24的绝缘子的工作不要求母线组断开，不象在对其必须隔离汇流组34以便工作在绝缘子25上的AIS设备上那样(元件24和25表示在图1中)。当母线组32和选择器开关隔离开关33过渡到常规AIS技术时，绝缘子数量的强烈增大因而是不可避免的。

这些曲线证明适用于图1中所示混合变电站30的便利配置的选择。

在图4中，馈电线直接相互相对应着，并且他们布置在与母线组2垂直的隔间20中。这样一种相对馈电线配置在占地面积方面特别有利，因为完成线路中止架线桥功能的中央架线桥10通常可以用于两根馈电线。这样一种变电站的长度与常规AIS技术变电站相比变为一半，因为馈电线能实现成直接相互相对着。可能注意到，这种类型的变电站是模块式的，单元模块的每一个在该例子中具有两根相对的馈电线。自然，根据这种模块原理可以实现其他配置，例如，一种其中每个单元模块仅带有一根馈电线和其中所有馈电线都在母线组的相同侧的配置。

图5表示使用常规AIS技术由母线或电缆组成的并且安装在变电站内的一根备用线1。在表示的实施例中每根馈电线有单根线1。这根线基本上平行于GIS技术母线组2定位。表示单根馈电线，但应该理解混合式变电站可以具有相对的馈电线，如在图4中表示的那些。该变电站每根馈电线带有一个单母线1，为了提供“降级”操作的目的，该母线在已经隔离母线组2的相之一时能用作备用相。这种降级操作使得有可能修理母线组或其架空引线的4的一根、或延伸它，同时与不具有备用相的混合变电站相比大大地减小在每次修理或延伸操作期间的不可用时间。一个线路中止塔架10使得有可能锚定线馈电线电缆11，并且便利地用来支撑一个三相双母线组2。分配给相同相的两个母线的腔室由选择器开关隔离开关3按常规连接在一起，选择器开关隔离开关3的每一个向架空引线4打开。双母线组2的电路图的立体图在图8中给出。每根架空引线4对应于一个给定相，并且它经仅可以由电缆构成的电气链接元件5连接到相同相的AIS技术元件上。在表示的例子中，把这种链接元件永久固定到与一个电流互感器7和与一个线接地隔离开关8串联联接的断路器6上。一个变压器9也可以连接到由馈电线供电的电缆11的电位上。母线1在该例子中假定由一个绝缘支柱12支撑，并且放置在离开电缆11和离开架线桥10的足够隔离距离处。当变电站通常操作时，架空引线4经链接元件5连接到断路器6，并且最好使母线1断电。如果在母线组中与现在部分相同的相的一个或两个腔室上工作是必要的，则链接元件5与架空引线4断开，以便经图6中所示的一个连接元件13连接到条1上，这应用于在变电站所有馈电线中的相同相。为了安全原因在断开之前最好隔离所述腔室，但通电断开保持可能。然后从另一个变电站通电母线1，使相与在缺陷变电站中隔离的相相同，这使得有可能使所述变电站在它已经仅在典型约一小时的时间期间不可用之后在降级模式中操作。在封闭在金属铠装中的变电站部分上的整个工作期间，典型地约三至四天，必须提供这种降级操作。当在已经做了该工作之后再次通电在母线组处隔离的相时，通过一个隔间一个隔间地把链接元件5重新连接到架空引线4上，变电站能返回其正常操作模式。该操作说成是在“降级模式”中，因为它不提供与在正常模式中相同的供电连续性的可靠性。特别是，当每根馈电线安装单根备用线1时，在线1上出现的任何绝缘故障将导致隔离所有馈电线，而不顾变电站具有单还是双母线组。然而本发明不限于单备用相，而是每根馈电线可以安装多根备用线(母线或电缆)，以便使得有可能首先在同时在母线组的多个相上进行工作的同时发生降组操作，并且第二在备用线之一上出现故障的情况下提供最大可靠性。然而，在提出本申请的日期，鉴于统计的事实-在本发明降级模式中的操作先天很少有必要并且无疑每年和每个变电站少于一次，本申请者认为由于紧凑和成本原因在大多数情况下单备用线是最佳的。

在图6中，在该立体图的中间的相与图5中的部分中所示的相相同。所示的母线1的直径比按比例画出的大，以便表明固定到所述母线上和以上描述的馈电线的三个连接元件13。当链接元件5，例如，对于中间相以虚线表示的链接元件，对于变电站的馈电线的每一根连接到母线1上时，变电站能操作在降级模式中。

在图7中，连接元件5由以单极方式电气或用摇把控制的隔离开关的枢轴安装臂构成，由此减小在过渡到降级操作模式之前变电站不可用的时间。

在图8中，双母线组2图示地表示，使母线以与表示塔架10和断路器6的比例不成比例的比例隔开较宽。这使得有可能理解分配给三个相₁、₂、和₃的选择器开关连接器3的典型配置，这三个相在这里仅对于母线组相同侧的馈电线表示。对于相₁表示在双打开位置中所示的选择器开关隔离开关的、和架空引线4的母线的内部导体的电路图。

在一个最佳实施例中，选择器开关隔离开关按常规加倍以便馈电相对的馈电线，并且备用线1由从每个塔架10上的一个托架14经一个绝缘子15悬挂的电缆组成。这种配置使得有可能与图5中所示的等效实施例相比减小成本和占地面积，因为它不必安装一个使其支架在地上的支撑系统。如图6中所示，固定到线1上的连接元件13的每一个最好位于包括分配给它的链接元件5的竖直平面内。

图9是图8中所示变电站馈电线的相₂的部分中的部分视图。没有表示位于母线组左边的馈电线，因为它绕塔架10与右边馈电线基本上是对称的。

Claims (10)

1.一种高压变电站，首先包括使用金属铠装技术实现的并由至少一个单或双母线组(2)构成的设备，并且其次包括使用常规空气绝缘技术实现的设备，以便形成布置在近似垂直于所述母线组的隔间(20)中的馈电线，所述高压变电站的特征在于，它包括近似平行于母线组并实现备用相功能以使变电站能够以“降级”方式工作的至少一根空气绝缘备用线(1)。

2.根据权利要求1所述的变电站，其中在变电站正在以降级模式工作时，每根备用线(1)可以代替母线组(2)的相中的任何一个。

3.根据权利要求2所述的变电站，其中在变电站正常工作时，使每根备用线断电。

4.根据权利要求3所述的变电站，其中每根备用线提供有连接元件(13)，连接元件的每一个分配给它叠置的馈电线的相应相，并且每根备用线适于经一个电气链接元件(5)连接到其相应相上。

5.根据权利要求4所述的变电站，其中对于变电站的正常操作，把任何给定相的电气链接元件(5)连接到电气连接到母线组(2)的相同相上的架空引线(4)上，并且对于降级操作，把所述电气链接能与所述架空引线断开，从而连接到分配给所述相的连接元件(13)上。

6.根据权利要求4或5所述的变电站，其中把一相隔间连接到分配给它的连接元件上，由一个以单极方式控制的且支撑对其固定所述元件的备用线的选择器开关隔离开关进行。

7.根据权利要求1至6任一项所述的变电站，其中一根单备用线安装在母线组的任一侧。

8.根据权利要求1至7任一项所述的变电站，其中至少一根备用线由诸段组成，诸段的每一个包括一个由至少一个绝缘支撑(12)支撑的母线。

9.根据权利要求1至7任一项所述的变电站，其中至少一根备用线由诸段组成，诸段的每一个包括一根由固定到叠置在母线组上的塔架(10)上的至少一个托架(14)支撑的电缆。

10.根据权利要求1至9任一项所述的变电站，其中一个中央塔架(10)接收母线(2)，并且对于彼此相对着布置在所述塔架一侧的馈电线用作线路中止。

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